船舶强度课程设计.doc

word第一篇 船舶剪力和弯矩计算一、 主要数据船舶计算长度两柱间长船宽 海水比重 ³二、 参考资料1. 全船重量分布汇总表2. 静水力曲线图3. 邦戎曲线图三、 计算状态本计算中仅取满载到港状态进展计算排水量重心纵坐标 xg由静水力曲线图查出如下各数值平均吃水 dm浮心纵坐标 xb漂心纵坐标 xf水线面积²纵稳心半径 R=²四、 波型和波浪参数选择 波长 = 波高 h=6m由坦谷波垂向坐标值采用余弦级数展开式计算式中，r半波高，r=h/2=3m各理论站从坦谷波面到波轴线垂向坐标值经计算列入下表中垂站号1098765432101011121314151617181920x/1yB-3.0000 -2.8086 -2.2622 -1.4491 -0.4914 0.4822 1.3631 2.0783 2.5924 2.8980 3.0000 中拱站号0123456789102019181716151413121110注：表中yB值由波轴线向下为正，向上为负值。五、 满载到港状态的弯矩和剪力的计算1. 船舶纵倾调整1) 船舶在静水中平衡位置确实定第一次近似：首吃水：尾吃水：排水体积：V=/=m³第二次近似：首吃水：尾吃水：具体过程详见下表理论站号力臂系数第一次近似第二次近似首吃水df=6.1075 尾吃水da=9.6811 首吃水df=6.3098 尾吃水da=9.8695 横剖面浸水面积i m²力矩函数Mi=(2)*(3)m²横剖面浸水面积i m²力矩函数Mi=(2)*(5)m²1)2)3)坐标插值4)5)坐标插值6)0-101-92-83-74-65-56-47-38-29-1100001111221331441551661771881992010修正值修正和Vi=Li11641 m³11986 m³xbi=LMi/i-3.92 m-3.93 m(V0-Vi)/V02.9024%0.0269%(xg-xbi)/L0.0127%0.0279%注：表中各站的横剖面浸水面积有邦戎曲线图查得。2) 船舶在波浪上平衡位置确实定用麦卡尔法计算船舶在波峰时的平衡位置。去静水平衡线df0=6.3098 m，da0=9.8695 m作为波轴线，按波峰在船中，由邦戎曲线图上量出浸水面积i，再取=-1m下移，量出各站横剖面浸水面积bi，根据下表计算波轴线移动参数0和b。理论站号静水波面浸水面积i移轴波面浸水面积bi(3)-(2)力臂系数(2)*(5)(4)*(5)(4)*(5)²m²m²m²km²m²m³1)2)坐标插值3)坐标插值4)5)6)7)8)000000011223344556677889910101111121213131414151516161717181819192020-116800ײ式中，经整理：00联立方程式，解得 0m，m首吃水： df=df0+0+b=6.3098-0.3010-1.2112=4.7976 m尾吃水： da=da0+0=9.8695-0.3010=8.6583 m根据首尾吃水可以量出船舶处于波浪中平衡位置时横剖面浸水面积，如下表理论站号力臂系数静水波峰dfdadfda横剖面浸水面积i力矩函数Mi=(2)*(3)m²横剖面浸水面积i力矩函数Mi=(2)*(5)m²1)2)3)4)5)6)0-10001-92-83-74-65-56-47-38-29-11000011112213314415516617718819920103修正值修正和Vi=Li11986.11 11973.06 xbi=LMi/i-3.93 -3.89 (V0-Vi)/V00.0269%0.1357%(xg-xbi)/L0.0279%-0.0136%2. 剪力、弯矩计算1) 重量曲线根据每一站内重量均匀分布的原如此，把整个船的重量按照站位进展分配。首先进展空船重量的分配计算。根据船舶外形，按梯形法分布计算，即空船重量近似的用梯形曲线表示，船中重量分配多一些，首尾重量分配少一些。4b+a+c=6a-c=108xg/7L该船长宽比L/B6，属于瘦型船舶，取b=1.195，于是有a=0.61+54xg/7Lg满载到港空船重量，如此aW/L=18.1069,进而获得船舶空船重量曲线分布，如下再分配载重量。货物重量根据货物重心在船舶总方向不变的原如此，利用重量平衡和重量矩平衡原理求出每个站区对应的货物重量，其中每个站区所包含的站中分得的货物重量是均匀分布的。由船舶布置图示意图和满载到港载况下重量分布表可知，本次计算规定0站在0肋位，20站在163肋位，设L是货物所跨站间距离的一半，P是货物或者油水等重量，a是重物重心距所跨站距中心的距离偏向船首为正，反之为负。船舶布置示意图艉 Fr11：600mm；Fr11Fr39：700mm；Fr39Fr112：750mm；Fr112Fr151：700mm；Fr151艏：600mm满载到港载况下重量分布表项 目ITEM重量weight, t重心高度KG, m重心纵标L.C.G., m垂向力矩V.M., t-m纵向力矩L.M., t-m液面力矩Mfs, t-m空船 light ship船员和行李粮食货物 货舱/Fr111-131货物 货舱/Fr75-111货物 货舱/Fr39-75货物 货舱/Fr2-22轻油舱/P/F31-38日用轻油舱 /F22-33重油舱/P/F39-75日用重油舱/P/F23-31滑油储存柜 /S/F13-22滑油循环柜 /C/F24-34淡水舱 P&S污油舱载重量 deadweight排水量 displacement列方程组 求解该方程组，得 将各局部重量P分解而得的P1和P2解出后按其所跨站的数量进展均布分配，详见A3附表1。2) 船舶在静水中剪力和弯矩计算详见A3附表23) 船舶在波峰中剪力和弯矩计算详见A3附表3第二篇 船舶总纵强度计算一、 计算依据本次计算取船中附近73号肋骨剖面进展总纵强度计算1. 计算参考图纸和计算书1) 根本结构图2) 典型横剖面图3) 弯矩和剪力计算书2. 计算载荷计算弯矩：计算剪力：3. 船体材料计算剖面的所有材料均采用高强度低合金钢材，屈服极限s=2350kgf/cm²。4. 许用应力1) 总纵弯曲许用应力s=1175kgf/cm²2) 总纵弯曲与板架局部弯曲合成应力的许用应力a) 板架跨中s=kgf/cm²b) 横舱壁处=s=2350kgf/cm²3) 许用剪应力skgf/cm²二、 船体总纵弯曲正应力计算1. 总纵弯曲正应力第一次近似计算73号肋骨剖面参与总纵弯曲的构件如典型剖面图所示， 计算时取基线为参考轴，如此有中和轴距参考轴的距离为=Ai/AiZi=m船体中剖面对水平中和轴的惯性矩为I=2(AiZi²+i0)-²Ai=cm²·m²剖面上的应力为i=10³M·Zi/I (kgf/cm²)剖面剪应力具体计算表如下总纵弯曲正应力第一次近似计算表构件名称构件尺寸,mm数量构件剖面积Ai,cm²距参考轴距离Zi,m静力矩 5)×6), cm²·m惯性矩 6)×7), cm²·m²自身 惯性矩, cm²·m²构件至中和轴距离Zi',m中拱时总纵弯曲正应力iE, kgf/cm²LB123456789101112梁侧板210015131539867.2 115.76 6.598 699 >s梁顶板155005673.4 0.00 7.648 811 >s梁底板155003901.5 0.00 5.548 588 >s梁加强筋816011722.4 0.00 6.948 736 2100梁加强筋816011520.8 0.00 6.248 662 2100围板面板133001395900.3 0.00 7.648 811 1577围板加强筋816011722.4 0.00 6.948 736 2100围板加强筋816011520.8 0.00 6.248 662 2100舱口围板210018137847840.6 138.92 6.598 699 >s上甲板2815001420428443696.8 0.03 5.548 588 >s舷侧外板2900281812710562168.8 569.08 4.098 434 >s舷侧内板290015143533304.7 304.86 4.098 434 >s二层甲板9150011357194.2 0.00 2.648 281 450甲板纵骨300251757575.2 0.56 5.398 572 >s舷侧加强筋202002807587182.1 0.00 4.823 511 >s舷侧加强筋816021648.7 0.00 3.373 357 2100舷侧加强筋816022241960.0 0.00 4.098 434 2100纵舱壁3400812728529.9 262.03 0.948 100 250纵舱壁2400912161574.6 103.68 -1.952 -207 347舷侧板3400151510285615993.6 491.30 0.948 100 880舷侧板24001513609722624.4 172.80 -1.952 -207 964舷侧平台8150011204681825.2 0.00 -0.752 -80 356内底板1215001180270405.0 0.00 -3.152 -334 800舭龙骨5100152.8 0.00 -3.902 -414 2100舭列板1515001225126.6 0.00 -3.902 -414 >s外底板1582501000.0 0.02 -4.652 -493 1901内底板11825012041.9 0.01 -3.152 -334 1022外底纵骨2401092163.1 0.12 -4.532 -480 1458内底纵骨220109198382.6 0.09 -3.262 -346 1736旁桁材1500123540405303.8 33.75 -3.902 -414 >s中桁材1500129050.6 33.75 -3.902 -414 >s工字梁翼板2501511551.4 0.20 1.780 189 >s工字梁腹板50020502068.5 2.08 1.780 189 >s314112.57 2. 欧拉应力计算1) 板的欧拉应力计算a) 纵骨架式板格四边自由支持欧拉应力计算详见下表：构件名称短边b,cm板厚t,cm(100t/b)²E梁侧板704.592 3673 舱口围板706.612 5290 上甲板7513.938 11150 舷侧外板14.916 11932 舷侧内板4.281 3424 舭列板754.000 3200 外底板2.377 1901 外底板2.860 2288 外底板892.841 2272 内底板1.278 1022 内底板1.538 1230 内底板891.528 1222 b) 横骨架式板格四边自由支持欧拉应力计算详见下表：构件名称短边s,cm长边b,cm板厚t,cm100t/s(1+s²/b²)²E二层甲板751502.250 450 纵舱壁753401.251 250 纵舱壁752401.735 347 舷侧板753404.399 880 舷侧板752404.819 964 舷侧平台751501.778 356 内底板751504.000 800 2) 纵桁局部稳定性计算a) 自由翼板面板三边自由支持一边完全自由欧拉应力计算详见下表：构件名称长边a,cm短边b,cm板厚t,cm(100t/b)²E梁加强筋7516252100 梁加强筋7516252100 围板面板753018.78 1577 围板加强筋7516252100 围板加强筋7516252100 甲板纵骨753069.44 5833 舷侧加强筋752021008400 舷侧加强筋7516252100 舷侧加强筋7516252100 舭龙骨7510252100 外底纵骨7524117.36 1458 内底纵骨7522120.66 1736 工字梁翼板752536 3024 b) 纵桁腹板四边自由支持欧拉应力计算详见下表：构件名称长边a,cm短边b,cm板厚t,cm(100t/b)²E梁顶板755097200梁底板755097200旁桁材75156451200中桁材75156451200工字梁腹板755021612800由计算结果可知，在中拱状态下，该船舶总纵弯曲压应力都比欧拉应力小，所以这些板架均不需要做折减计算，即第一次近似计算结果满足要求。三、 船体总纵弯曲剪应力计算本次计算中所用剖面的S/I值代替最大剪应力作用区的S/I值。故可利用总纵弯曲正应力第一次近似计算表中的构件尺寸与其距中和轴的距离计算剪应力计算公式中的静矩S值。1. 静矩S值计算详见下表：构件名称构件剖面面积Ai,cm²至中和轴距离Zi,m对中和轴静矩cm·m²舱口围板面板39梁顶板梁加强筋梁侧板315梁加强筋围板加强筋围板加强筋舱口围板378上甲板420梁底板甲板纵骨75舷侧加强筋80舷侧外板812舷侧内板435舷侧加强筋舷侧加强筋二层甲板135工字梁翼板工字梁腹板5089纵舱壁272舷侧板5102. 最大剪应力计算详见下表：构件名称剪力N剖面惯性矩J计算厚度t静矩S剪应力=NS/Jtstfcm²·m²cmcm²·m²kgf/cm²kgf/cm²舷侧板44.58 纵舱壁83.58 二层甲板69.96 舷侧平台83.58 3. 舷侧外板剪切稳定性计算式中，b板格短边宽度 t板厚舷侧板的剪切稳定性应该满足E例如，中和轴附近的舷侧板：，b=75cm，如此满足稳定性要求。四、 船体中剖面极限弯矩计算由船体总纵弯曲正应力计算结果可知，在中拱状态下，该船舶总纵弯曲压应力都比欧拉应力小，所以这些板架均不需要做折减计算。如此故在波峰中船体中剖面的极限弯矩为Mmin=Wmin·s×·m16 / 16附表1 船舶重量分配计算附表2 船舶在静水中剪力和弯矩计算附表3 船舶在波峰中剪力和弯矩计算